Che cos’è la tecnologia Geospaziale?
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Lo scanner SLAM Faro Orbis è uno strumento avanzato utilizzato per mappare e creare modelli tridimensionali di ambienti interni ed esterni. Utilizzando la tecnologia SLAM (Simultaneous Localization and Mapping), il Faro Orbis può acquisire dati in tempo reale mentre si sposta attraverso un ambiente, consentendo di creare mappe dettagliate senza la necessità di posizionare punti di riferimento esterni.
L’apparecchio è dotato di un sistema di sensori laser che misura con precisione la distanza tra l’unità e gli oggetti circostanti, consentendo di catturare dettagli accurati dell’ambiente in cui è utilizzato. Inoltre, il Faro Orbis è progettato per essere facilmente trasportabile e maneggevole, consentendo agli operatori di utilizzarlo in una varietà di contesti e condizioni.
Grazie alla sua capacità di generare mappe in tempo reale e alla sua precisione nella raccolta di dati, lo scanner SLAM Faro Orbis è ampiamente utilizzato in settori come l’ingegneria civile, la costruzione, l’architettura, la gestione delle infrastrutture e molte altre applicazioni dove la modellazione tridimensionale è essenziale.
Lo strumento con la modalità di scansione statica , in 15 secondi di stazionamento permette di ottenere dettagli e precisioni molto elevate.
Lo scanner permette di misurare 640 mila punti al secondo in un raggio di 120 metri. La precisione in movimento è di 5 mm , mentre l’utilizzo delle scansioni flash ( 15 secondi statico) permette di migliorare il dato fino a 2 mm di errore con una densità di punti di 1,3 cm @ 10 metri di distanza
Il Duomo di Ancona presenta una pianta a croce greca, che è una delle forme architettoniche più comuni per le cattedrali cristiane. Questa pianta è caratterizzata da una navata centrale lunga e rettangolare, fiancheggiata da due navate laterali più basse. Alla fine della navata centrale si trova il transetto, che si estende trasversalmente rispetto alla navata, formando così la croce. Il braccio orizzontale della croce è chiamato transetto, mentre il braccio verticale è la navata. Nella croce latina, il braccio orizzontale (transetto) è solitamente più corto della navata principale. Questa disposizione architettonica permette una migliore distribuzione dello spazio interno e spesso viene utilizzata anche per scopi simbolici, rappresentando la crocifissione di Gesù Cristo.
La pianta a croce latina è stata una delle forme architettoniche più utilizzate per la costruzione delle cattedrali cristiane nel corso dei secoli, e ha radici profonde nella simbologia e nella liturgia della Chiesa cattolica.
Il rilievo a scopo dimostrativo è stato eseguito sia all’interno che all’ esterno della struttura. la vera e propria parte di rilievo ha avuto una durata di 17’ e 28” in cui si è seguito un percorso dove punto di inizio e punto di arrivo coincidono, questo per avere una migliore compensazione del dato. (vale il principio simili a quello di “poligonale aperta” o “poligonale chiusa” per la distribuzione dell’ errore)
I punti di scansione sono circa 33 milioni per il percorso in continuo e circa 4.5 milioni di punti per ogni singola scansione flash.
Durante questo percorso si sono effettuate 15 scansioni in modalità “ statico” da 15 secondi ognuna. Sotto lo schema del rilievo percorso fatto a piedi dove si nota come il punto di inizio e di fine coincidono in basso nell’immagine, le icone con il flash indicano le posizioni di scansione statica.
Le scansioni statiche vanno fatte tenendo fermo lo scanner su di un’asta in carbonio per 15 secondi. Questa modalità permette di avere maggiore dettaglio e pulizia della nuvola di punti 3D.
Ecco alcune viste delle scansioni statiche del portale.
A colori:
Con valore di riflettanza (derivato dalla misura dell’intensità del segnale di ritorno)
Altri dettagli della tessitura muraria:
La vista in pianta (sempre dalla nuvola di punti)
Il Duomo di Ancona presenta una pianta a croce latina:
Nella vista assonometrica (sotto) possiamo vedere la cupola al centro delle navate e le differenze di altezze tra il transetto e la navata.
Sotto vista assonometrica sezionata al di sotto dell’intradosso di copertura
Lo strumento durante il percorso cattura anche un’immagine sferica ad ogni secondo di scansione. Questo permette la navigazione fotografica nel modello e la possibilità di effettuare delle prime misurazioni:
Il dato è già usufruibile come nube di punti nei formati più diffusi tra cui LAS,LAZ ed E57, quindi possiamo aprirlo tranquillamente in tutta la suite Autodesk (autocad, revit, maya, 3d studio etc) software dell’ACCA quali edificius e tutte le piattaforme in grado di aprire i dati a “nuvola di punti”.
Per ottenere invece velocemente i classici dati di piante, prospetti e sezioni utilizziamo il software “DRAW” che appartiene al “pacchetto” FARO.
Questo sw presenta all’apertura 3 viste in trasparenza di tutto quello che è stato misurato.
Vista dall’alto e viste laterali del Duomo:
Queste sono già immagini raster ad alta definizione. il software crea anche il file dwg con le immagini già inserite e collocate già nella giusta posizione nello spazio, o una di fianco all’altra per facilitare la restituzione. Lavorando su queste immagini, e facilitati dal non dover mai toccare in nessun modo un dato tridimensionale andiamo ad interrogare il software per tirare fuori le linee di taglio per ottenere:
Creiamo una sezione verticale passante per il centro della cupola. Il software ci permette di tenere la linea di taglio parallela agli assi del rilievo. Tutto quello all’interno della zona gialla verrà considerato nel calcolo della sezione. L’immagine verrà ri-campionata con la dimensione del pixel di 5mm da me impostato. La freccetta rossa indica la direzione di vista:
e questo è il risultato, che possiamo aprire successivamente su cad in formato .dxf o .dwg oppure usare per fare alcune misurazioni ed osservazioni.
Così ad esempio abbiamo estrapolato il prospetto del portale a toni di grigio o a colori e della scansione di dettaglio:
Sezione orizzontale in quota ed osservazioni e planimetria della cripta:
Quanto “accurato” è sufficientemente accurato? Se sei come la maggior parte dei topografi, la risposta è “il più possibile”.
Con un drone RTK, i topografi e altri tipi di piloti di droni professionali possono aspettarsi un’accuratezza posizionale di livello centimetrico con ogni volo. Questo sistema rappresenta un notevole miglioramento rispetto ai dati satellitari e può contribuire a garantire che tu abbia le informazioni accurate di cui hai bisogno per portare a termine il lavoro.
Cos’è esattamente l’RTK?
La cinematica in tempo reale, abbreviata RTK, è una tecnica speciale di posizionamento satellitare che può produrre risultati accurati a livello centimetrico, rendendola uno strumento prezioso per i topografi di tutto il mondo. Il metodo coinvolge la misurazione dei dati satellitari rispetto a una stazione terrestre per ottenere informazioni precise in tempo reale.
Le parti chiave della tecnica RTK comprendono:
Base Station: La stazione GNSS RTK, anche nota come stazione di riferimento, rimane in un punto definito sul terreno, dove la sua posizione GPS viene costantemente confrontata con la posizione di un drone. Per funzionare correttamente, un drone RTK deve rimanere in costante connessione con la stazione base.
Ricevitore RTK: Questo dispositivo fa parte dell’hardware del drone e invia segnali sia al controller che a un satellite.
Un controller: Il controller remoto del tuo drone invia segnali per spostare il drone e visualizza le variazioni delle coordinate.
Satellite: I dati satellitari sono una parte fondamentale di qualsiasi sistema RTK. Tuttavia, anziché comunicare semplicemente con il ricevitore del drone, le informazioni vengono anche confrontate con la stazione base, stabilendo l’accuratezza della posizione.
I dati GPS RTK sono molto superiori ai dati satellitari perché possono essere utilizzati per correggere inesattezze e discrepanze, garantendo che le informazioni siano il più vicino possibile alla realtà. Ci sono numerosi fattori che possono influenzare le coordinate satellitari, tra cui il clima, gli edifici alti, le montagne e altri problemi che richiedono una correzione RTK. Questi sono chiamati “ritardi troposferici”. Il sistema RTK colma queste lacune con dati in tempo reale dalla stazione base e dal drone.
I principali vantaggi di un sistema RTK includono:
Maggiore precisione: Questo è il punto principale. In confronto ai dati satellitari, un sistema RTK offre un’alta precisione, solitamente fino al livello centimetrico.
Correzioni in tempo reale: Mentre altre tecnologie di correzione come il PPK (ne parleremo in seguito) correggono i dati distorti e colmano le lacune dopo il volo, le correzioni RTK correggono gli errori automaticamente. Ciò significa che i dati che vedi durante un volo sono dati in cui puoi fidarti.
Meno punti di controllo a terra: I punti di controllo a terra sono punti fissi sul terreno con coordinate conosciute che possono essere utilizzati per ricalibrare i dati GPS. L’installazione e la misurazione di questi punti possono richiedere tempo. Tuttavia, con l’RTK, la stazione base rende inutili i punti di controllo a terra, consentendoti di completare i progetti con meno complicazioni.
La differenza tra droni simili con e senza RTK è sorprendente. In uno studio recente, DJI e DroneDeploy hanno confrontato il Phantom 4 RTK e il Phantom 4 Pro (una versione per consumatori che non ha un ricevitore RTK integrato) su oltre 30 voli diversi con un sistema di punti di controllo per un rilevamento del tetto di un edificio. I risultati hanno mostrato che il drone abilitato RTK calcolava meglio l’accuratezza orizzontale e verticale dei punti misurati, così come l’accuratezza delle misurazioni lineari.
Sebbene la tecnologia RTK rappresenti un importante passo avanti rispetto all’uso dei dati satellitari (specialmente se non vengono corretti con punti di controllo a terra), presenta alcune limitazioni. Ad esempio, se il tuo drone perde la connessione con il controller o il satellite, la trasmissione di dati in tempo reale non funzionerà. Alcuni lavori, specialmente quelli più lunghi in terreni impegnativi, rendono difficile o addirittura impossibile mantenere una stabile trasmissione di dati.
Di conseguenza, il sistema RTK non è l’unico modo per i topografi e altri professionisti dei droni per correggere le coordinate satellitari ed assicurare l’accuratezza. Un altro metodo si chiama “cinematica post-elaborazione”, abbreviato PPK. Anche se spesso si parla di RTK e PPK insieme, è importante notare che la tecnologia RTK e PPK sono effettivamente molto diverse.
Il PPK richiede essenzialmente lo stesso equipaggiamento dell’RTK ma è gestito con un flusso di lavoro completamente diverso. A differenza dell’RTK, un flusso di lavoro PPK significa che non avrai bisogno di correzioni in tempo reale. Invece, il sistema del drone archivia i dati a bordo del drone, e i calcoli post-volo combinano sia i dati dell’aeromobile che i dati della stazione base, producendo risultati in un software PPK su un computer. I dati vengono creati con coordinate geotag da un’unità GPS integrata. Nel frattempo, la tua stazione base seguirà anche le informazioni sulla posizione del drone. Questi numeri possono poi essere confrontati dopo il completamento di un volo.
Sebbene non si ottenga la comodità delle correzioni in tempo reale, un sistema PPK richiede meno trasmissioni e può quindi completare il lavoro anche con una scarsa ricezione del segnale di rete o altre ostruzioni. Per massimizzare il potenziale e coprire le limitazioni di ciascun metodo, molte soluzioni aziendali di droni di alta gamma utilizzano sia la tecnologia RTK che PPK per garantire la posizione più accurata possibile. Ad esempio, il servizio Cloud PPK per il Phantom 4 RTK di DJI può essere utilizzato per effettuare calcoli sul controller remoto del drone, oltre all’app di pianificazione dei voli DJI GS RTK. Questa configurazione significa anche che puoi adattare il Phantom 4 RTK al flusso di lavoro che ha più senso per il tuo lavoro.
I dati risultanti possono essere rapidamente importati nel software avanzato di mappatura di DJI, DJI Terra, per ulteriori analisi.
Se stai cercando un sistema RTK affidabile per ogni volo, vorrai un drone aziendale DJI. I nostri sistemi RTK utilizzano un modulo a bordo del drone e una stazione mobile GNSS ad alta precisione. La combinazione di un ricevitore RTK a bordo e una stazione di riferimento GNSS offre un alto grado di precisione RTK. Che tu decida di fare affidamento esclusivamente sull’RTK o che abbia anche capacità PPK come backup, utilizzare un drone DJI significa che puoi aspettarti di rimanere connesso indipendentemente dalla missione.
Alcuni dei principali droni RTK di DJI includono:
Matrice 350 RTK: Benvenuti nel futuro dei droni commerciali. Il Matrice 350 RTK accentua il suo avanzato sistema di posizionamento RTK con avanzate capacità di intelligenza artificiale e posizionamento con rilevamento in sei direzioni. Aggiungi un tempo massimo di volo di 55 minuti, batterie sostituibili a caldo e una vasta gamma di temperature operative, otterrai un drone pronto per qualsiasi lavoro tu gli possa affidare.
Matrice 30: La Matrice 30 prende tutto ciò che la Matrice 300 ha e lo inserisce in un pacchetto portatile. Con una dimensione e un peso inferiori, la Matrice 30 è molto più facile da portare con te per le missioni di ispezione. Con moduli RTK integrati, è la soluzione perfetta se hai bisogno di condurre ispezioni precise di droni su beni o infrastrutture che richiedono un’accuratezza di livello centimetrico.
Mavic 3 Enterprise: ridefinisce gli standard del settore dei droni commerciali di piccole dimensioni. Con un otturatore meccanico, una fotocamera con zoom a 56× e un modulo RTK per una precisione di livello centimetrico, Mavic 3E porta l’efficienza di ogni missione e la mappatura a un livello superiore. È disponibile anche una versione termica per operazioni antincendio, di ricerca e soccorso, ispezioni e operazioni notturne. Questo strumento compatto e pieghevole è dotato di un doppio sensore da 48MP con risoluzione termica da 640×512 px. Il modulo RTK incorporato consente a questo drone di eseguire missioni di ispezione precise e ripetibili. Con un tempo massimo di volo di fino a 31 minuti, questa è una soluzione potente e portatile.
FARO Technologies ha orgogliosamente presentato alla fiera INTERGEO di Berlino Orbis, un innovativo scanner laser destinato a ridefinire il panorama dell’acquisizione di dati geospaziali integrando in modo fluido la tecnologia SLAM con metodologie di scansione terrestre e la tecnologia Flash. Questa soluzione stabilisce un nuovo punto di riferimento nel campo della raccolta di dati precisa, efficiente e completa.
Con il lancio dell’Orbis, FARO mantiene la sua promessa di migliorare la precisione e la portata con una precisione di 5 mm e una portata di 120 metri in modalità di acquisizione SLAM e una precisione di 2 mm con una portata di 80 metri in modalità Flash TLS. Inoltre, l’Orbis è capace di acquisire 640.000 punti al secondo, grazie a un potente sensore a 32 linee. Per ottenere questi risultati, l’Orbis, alimentato dalla tecnologia GeoSLAM, utilizza un nuovissimo algoritmo SLAM aggiornato che fa il suo debutto oggi. I miglioramenti hardware sull’Orbis sono significativi, ma è importante notare che non sono l’unica cosa da considerare, e che non è possibile acquistare uno scanner laser basandosi solo sulle specifiche tecniche!
L’Orbis è riuscito ad andare oltre lo GeoSLAM ZEB Horizon, che è dotato di un laser a 16 linee, una portata di 100 metri e una capacità di 300.000 punti al secondo e lanciato per la prima volta nel 2018. L’introduzione dell’Orbis traccia una nuova traiettoria in vari settori, offrendo ai professionisti della costruzione, dell’ingegneria, della scienza forense e di altri campi uno strumento incomparabile per la raccolta completa e dettagliata di dati geospaziali.
FARO Orbis non si limita a scansionare. Il nuovo sistema crea un ponte verso una nuova era di cattura di realtà ibrida, offrendo agli utenti un’efficace combinazione di tecnologia SLAM e elevate capacità di scansione terrestre Flash ad alta velocità. Questo approccio completo consente agli utenti di effettuare una scansione SLAM tradizionale, una scansione terrestre FLASH di 15 secondi o entrambe, tutto nello stesso rilievo.
Comprendendo le diverse esigenze dei settori e dei professionisti, Orbis offre agli utenti una scelta per l’elaborazione dei dati. I clienti possono optare per l’elaborazione su desktop con FARO Connect o esplorare le ampie possibilità di elaborazione in Cloud con FARO Sphere XG, garantendo adattabilità e flessibilità nella gestione e nell’utilizzo dei dati acquisiti. La scelta è vostra!
[11.09.2023] – [Campi Bisenzio (FI) – Italia] – Microgeo, in occasione del suo ventunesimo compleanno, è entusiasta di presentare il suo nuovo logo aziendale, un simbolo di innovazione e progresso. Questo passo importante, avviene dopo venti anni di storia e riflette l’evoluzione continua della nostra azienda e la nostra dedizione a soddisfare le esigenze in costante cambiamento dei nostri clienti e del mercato nel quale operiamo.
Il Significato dietro il Nuovo Logo
Il nuovo logo Microgeo è un cambiamento storico per la nostra azienda, che dopo venti anni dalla sua nascita, si rinnova. Rappresenta la nostra volontà di rimanere rilevanti e all’avanguardia nel nostro settore, mantenendo al contempo gli aspetti caratteristici della nostra azienda che ci hanno resi un nome di fiducia per i nostri clienti.
L’importanza del Rebranding
Questo rinnovamento del nostro logo non è solo una questione di estetica, ma rappresenta un passo significativo nel nostro impegno a crescere e adattarci alle esigenze del mercato in continua evoluzione. Il logo è la faccia dell’azienda, il primo punto di contatto con i clienti e le aziende con le quali collaboriamo ed è fondamentale che sia in grado di comunicare chi siamo e cosa rappresentiamo.
Questo processo di rebranding è stato guidato dalla volontà di rimanere rilevanti e di mostrare il nostro impegno a crescere e migliorare costantemente. Siamo fiduciosi che il nuovo logo di Microgeo ci aiuterà a raggiungere nuovi traguardi e a continuare a fornire prodotti e servizi di alta qualità ai nostri clienti.
Conclusioni
Il lancio del nuovo logo aziendale è un passo storico nella nostra evoluzione come azienda. Continueremo a perseguire l’eccellenza nei prodotti e nei servizi che offriamo e siamo entusiasti di condividere questa nuova fase con voi, i nostri preziosi clienti e partner.
Grazie per la vostra costante fiducia che in questi venti anni ha fatto crescere e consolidare il nome di Microgeo nel settore del rilievo.
Lake Mary, Florida, 1 settembre 2022 – FARO® Technologies, Inc. (Nasdaq: FARO), leader mondiale nelle soluzioni di realtà digitale 4D, ha annunciato oggi l’acquisizione dell’azienda britannica GeoSLAM, fornitore leader di soluzioni di scansione mobile con un software proprietario di localizzazione e mappatura simultanea (SLAM) ad alta produttività per la creazione di modelli 3D da utilizzare nelle applicazioni Digital Twin. Fondata nel 2012, si prevede che l’aggiunta di GeoSLAM contribuirà ad ampliare e accelerare in modo significativo l’opportunità di crescita del mercato di FARO nel settore della scansione mobile.
“Siamo entusiasti di aggiungere la tecnologia di scansione 3D portatile di GeoSLAM al nostro portafoglio di soluzioni all’avanguardia per l’acquisizione dei dati”, ha dichiarato Michael Burger, Presidente e CEO di FARO. “FARO offre ora la più ampia gamma di soluzioni di acquisizione dati 4D del settore, tra cui immagini basate su telecamere a 360°, scansioni mobili e scansioni laser fisse ad alta precisione, consentendo ai clienti di bilanciare le esigenze di precisione, velocità e dettaglio in base alle loro necessità. Queste tecnologie di acquisizione costituiscono la base della nostra offerta SaaS basata sulla realtà digitale 4D che consentirà ai clienti di accedere a più fonti di dati 4D per la visualizzazione e l’analisi attraverso un’unica esperienza utente. Diamo il benvenuto al team GeoSLAM nella nostra famiglia FARO”.
“L’unione con FARO rappresenta il passo successivo nella crescita di GeoSLAM e l’affermazione della mappatura mobile come motore di crescita nel modo in cui le aziende mappano e comprendono i loro spazi”, ha aggiunto Andy Parr, CEO di GeoSLAM. “Entrambe le aziende condividono la visione dell’importanza della scansione mobile nel fiorente mercato dell’acquisizione della realtà digitale.”
GeoSLAM ha registrato un fatturato di 14,5 milioni di sterline con un EBITDA del 18% nell’anno fiscale conclusosi il 31 marzo 2022. L’EBITDA, una misura non-GAAP, è calcolato come reddito netto/perdita prima di interessi (reddito) passivi, oneri netti, imposte sul reddito (beneficio), variazione dei tassi di cambio e svalutazione e ammortamento. La transazione si è conclusa il 1° settembre 2022, finanziata con le riserve di cassa disponibili e il corrispettivo in azioni.
In base ai termini dell’accordo, gli azionisti di GeoSLAM hanno ricevuto un pagamento in contanti di 22 milioni di sterline e 495.562 azioni di FARO soggette alle consuete disposizioni di lock-up. FARO prevede che l’acquisizione avrà un impatto positivo sull’EPS Non-GAAP nel 2023.
Per noi di Microgeo la notizia è stata accolta con grande entusiasmo, anche alla luce dei recenti accordi commerciali stretti con FARO in merito all’unicità della nostra azienda come rivenditore dei prodotti del brand Statunitense nel settore AEC. Siamo certi che questa acquisizione non potrà che portare grandi benefici ad un settore, quello del rilievo con laser scanner dinamico, sempre più di interesse per il mondo dei professionisti del settore.
ll Team Microgeo!
Sostanzialmente ci sono 3 tipologie di laser scanner: TOF (a tempo di volo), a differenza di fase ed a triangolazione.
La tecnologia laser scanner a Tempo di Volo permette di generare la nuvola di punti tramite il calcolo del tempo impiegato dal raggio laser a percorrere la distanza dall’emettitore al soggetto colpito e viceversa, sapendo che la velocità di propagazione del fascio laser è paritetica a quella della luce. Conoscendo l’angolo verticale ed orizzontale dell’emissione del raggio potremo definire la coordinate del punto misurato. Questi laser scanner si caratterizzano per l’abilità di rilevare dati molto distanti, arrivando addirittura a 6 km di raggio.
Nei laser scanner a differenza di fase la distanza è calcolata comparando la differenza di fase tra l’onda trasmessa e quella ricevuta, questa tecnica richiede dedicati algoritmi di calcolo per generale le informazioni delle coordinate nello spazio. Questi laser scanner si caratterizzano per una velocità di acquisizione molto rapida e per una elevata densità di dato acquisito che può arrivare fino a 0.6 mm tra un punto e l’altro ad una distanza di 10 metri.
La tecnologia dei laser scanner a triangolazione si basa sull’acquisizione da parte di un sensore IR di un pattern di punti infrarossi in un determinato spazio, i proiettori IR ad oggi permettono di proiettare fino a 300.000 raggi 60 volte al secondo permettendo acquisizione 3D in movimento ed in tempo reale. Questi laser scanner si caratterizzano per la maneggevolezza d’uso e per l’abilità di scansionare zone d’ombra non rilevabili con i laser scanner precedenti..
L’evoluzione del rilievo 3D sta vivendo un passaggio epocale. Sempre di più si sente la necessità di passare da un Laser Scanner Terrestre a un Laser Scanner in movimento.
Esigenza d’altronde dettata dal mercato: è richiesta sempre più velocità nell’acquisizione dei dati laser e sempre più produttività.
Il rilievo in movimento non è certamente una novità, ma il vero limite nell’utilizzare questa tecnologia è vincolata alla presenza del segnale GPS, oltre ai costi elevati di questi sistemi.
Il passaggio epocale nell’utilizzo del Laser Scanner in movimento in assenza di segnale GPS oggi è possibile grazie alla tecnologia SLAM.
Senza entrare troppo nello specifico si tratta di una tecnica dove lo strumento che si muove in un ambiente sconosciuto costruisce in “tempo reale” la mappa di tale ambiente.
SLAM è l’acronimo di Simultaneous Localisation And Mapping e i leader indiscussi di questa tecnologia è la società inglese GeoSLAM.
Oltre ad ottimizzare l’algoritmo SLAM si sono spinti a creare hardware e software estremamente versatili e unici.
Ecco le 5 principali unicità:
… ma vediamole nel dettaglio queste unicità
Modularità dei sistemi Laser
GeoSLAM produce strumenti per tutte le tasche e per tutte le applicazioni.
Infatti se devo effettuare rilievi principalmente in interno il prodotto più adatto è lo ZebGO. Il sistema è anche implementabile con un Tablet qualora si avesse la necessità di vedere direttamente in campagna il risultato.
Inoltre, è possibile inserire una video camera oppure con una fotocamera panoramica.
Se i rilievi si svolgono in esterno fino a 30 m è possibile utilizzare sempre lo Zeb Go, ma per distanze superiori lo strumento più idoneo è lo Zeb Horizon.
Quest’ ultimo in particolare è estremamente versatile. La GeoSLAM, ad esempio, produce una staffa dedicata per il posizionamento su drone e su auto.
È possibile espandere il sistema a mezzo di uno zaino dedicato con una macchina fotografica sferica ad alta risoluzione qualora per esempio l’oggetto del rilievo è un centro abitato, o addirittura integrare sempre nello zaino anche un’antenna GPS.
Laser in grado di rilevare con qualsiasi inclinazione
Questo è un aspetto per nulla trascurabile. Sono presenti sul mercato Laser Scanner sempre con tecnologia SLAM che non possono essere inclinati per acquisire in quanto si bloccano nella fase di acquisizione.
Questo non avviene con GeoSLAM, tant’è che una delle applicazioni è proprio quella del rilievo dei pozzi. In questi particolari contesti viene prodotta un’asta per calare il sistema nei pozzi o per portare lo strumento in quota.
Lavora anche in assenza di luce
Altro aspetto fondamentale, a differenza di altri sensori SLAM sul mercato che utilizzano le fotocamere per “vedere” dei punti e correggere la traiettoria, i prodotti GeoSLAM lavorano anche totalmente al buio perché sono in grado di riconoscere le geometrie degli oggetti acquisiti.
Possibilità di acquisire punti di controllo
Questa caratteristica rende il Laser Scanner GeoSLAM uno strumento topografico.
A mezzo di una piastra alloggiata alla base dello strumento è possibile acquisire punti di coordinate note siano essi orizzontali e verticali. In post-processamento dei dati, quindi, è possibile effettuare una roto – traslazione rigida e non rigida migliorando ulteriormente il calcolo della traiettoria.
Ri – processamento dei dati laser
Questo è un aspetto che non ha prezzo. Molto probabilmente ti starai chiedendo perché potresti avere la necessità di riprocessare i dati.
Prendiamo ad esempio che nella zona di rilievo non sono presenti sufficienti superfici di collegamento tali da permettere al software di svolgere il calcolo con i parametri standard, e questa mancanza di superfici la scopriamo solamente quando si elaborano i dati.
Questo significa non eseguire il rilievo o dover ritornare ed effettuare le misure.
Avere la possibilità di intervenire sull’elaborazione per modificare per esempio il parametro di sovrapposizione della superficie in comune, oppure aumentare o diminuire il numero di punti utili per definire una geometria e altri parametri, garantisce di non bloccarsi in campagna e concludere sempre il lavoro.
I Laser Scanner sono strumenti in grado di misurare ad altissima velocità la posizione di centinaia di migliaia di punti i quali definiscono la superficie degli oggetti circostanti. Il risultato dell’acquisizione è un insieme di punti molto denso comunemente denominato “nuvola di punti”.
Possiamo definire i laser scanner come sistemi di misura diretta permettendo di ottenere misurazione correlate ad una precisione strumentale definita da un certificato di calibrazione.
Come funziona il laser scanner?
Prima di avviare la nostra scansione per ottenere la già citata “nuvola di punti” occorre impostare i parametri della stessa. Infatti la velocità e il passo delle rotazioni possono essere impostate dall’operatore, il quale agendo su questi parametri determina la risoluzione della scansione, cioè la densità della griglia di punti rilevati ad una certa distanza, e la qualità del dato acquisito, tipicamente più alta per rotazioni più lente. I due parametri determinano quindi anche la durata della scansione che può variare da circa trenta secondi fino a varie decine di minuti per scansioni complete a 360°.
Durante l’acquisizione lo strumento archivia, per ciascun punto rilevato, la distanza calcolata e gli angoli orizzontale e verticale in base alla posizione del corpo e dello specchio. Oltre a queste informazioni, viene acquisito anche il valore di riflettanza della superficie colpita dal laser che sarà tanto più alto quanto la superficie tenderà al colore bianco.
Inoltre esistono laser scanner 3D che montano una fotocamera digitale integrata che, dopo la fase di acquisizione dei dati geometrici, viene utilizzata attraverso procedure automatiche per l’acquisizione di immagini dello spazio rilevato. Le foto così acquisite saranno successivamente mosaicate dai software di elaborazione dei dati e applicate alle nuvole di punti per arricchirle delle informazioni di colore.
Come funziona il Laser Scanner Mobile?
Oltre al laser scanner terrestre esistono sistemi laser che acquisiscono dati in movimento, i cosiddetti laser scanner mobili.
Essi possono essere integrati a bordo di autoveicoli, veicoli su rotaie, imbarcazioni, aerei, elicotteri o droni.
Questi scanner sono molto utili per rilevare grandi aree in tempi brevi.
Le applicazioni principali possono essere:
Durante lo spostamento questi scanner acquisiscono il dato e lo registrano in tempo reale; il sistema di stabilizzazione IMU e il posizionamento tramite GPS aiutano lo strumento in questa fase.
Scanner Mobile con tecnologia SLAM
Esistono, inoltre, sistemi di scansione in movimento che non fanno uso del GPS ma utilizzano la tecnologia SLAM.
Per SLAM (dall’inglese Simultaneous Localization And Mapping) si intende il processo per cui uno strumento si muove in un ambiente sconosciuto, costruisce la mappa di tale ambiente ed è capace di localizzarsi all’interno di quella mappa.
I dispositivi come gli strumenti GeoSLAM prendono i dati dai sensori, in questo caso un Laser Scanner, per costruire un’immagine dell’ambiente che li circonda e riuscendo a posizionare gli elementi all’interno di quell’ambiente. I dati forniti dal Laser Scanner e contemporaneamente da una piattaforma inerziale (IMU) all’interno dello strumento consentono di calcolare e di posizionarsi nell’ambiente circostante.
Visto il fatto che i droni stanno diventando degli strumenti di riferimento per i professionisti della topografia, quale può essere il drone più adatto per iniziare ad utilizzare questa nuova metodologia?
Poiché accuratezza ed affidabilità sono due elementi essenziali per chi fa’ topografia, è comprensibile che molti professionisti abbiano esitato ad adottare la tecnologia dei droni. I metodi tradizionali funzionano e non sempre e’ il caso di correre rischi inutili adottando tecnologie non ancora completamente assimilate.
Esistono però dei preconcetti che possono condurre a questo scetticismo. Infatti moltissimi progetti possono essere portati a termine grazie alla precisione che la tecnologia dei droni riesce ad offrire. Dove la precisione che queste applicazioni forniscono non soddisfa a pieno le esigenze del lavoro, il drone può comunque
integrare il lavoro fatto con i metodi tradizionali, questa unione di tecnologie diverse offre comunque un enorme risparmio in termini di tempo, di costi e di rischi per chi opera sul cantiere.
I droni sono diventati un nuovo strumento di lavoro in una vasta gamma di settori. Questo vale anche per il modo della topografia, anche se i metodi tradizionali avranno comunque sempre una posizione di rilievo nel workflow delle operazioni, e in alcuni casi, rappresenteranno anche l’unica soluzione possibile.
Perché i topografi cominciano ad utilizzare la tecnologia dei droni?
Il risparmio di tempo, di costi, il miglioramento della sicurezza collettiva, rappresentano i principali vantaggi che i droni apportano nei diversi settori in cui vengono utilizzati. Tutto cio’ influenza in modo positivo le applicazioni topografiche.
Prendiamo l’esempio di Altametris, una societa’ di raccolta e analisi dei dati che appartiene al gigante ferroviario francese SNCF.
Confrontando i diversi metodi di acquisizione del dato durante l’indagine di un tratto di ferrovia metropolitana, il team ha scoperto che il binomio Matrice 300 e Zenmuse P1 riduce notevolmente i tempi di start up del lavoro. La tecnologia GNSS RTK integrata nel Matrice 300 ed il sensore full-frame della Zenmuse P1 hanno fornito dati sufficienti per poter ridurre drasticamente il numero di punti di controllo topografici necessari alla elaborazione di tutto il rilievo.
Secondo i calcoli fatti dai tecnici di Altametris, per poter contare su una precisione di rilievo di 3 cm servirebbe materializzare e misurare circa 40 punti di controllo a chilometro quadrato e spesso non sarebbe sufficiente nemmeno l’uso della sola tecnologia GNSS.
Oltre ad impegnare le squadre per diverso tempo, questi metodi comportano la dispendiosa movimentazione delle attrezzature di rilievo nell’area ferroviaria del cantiere. L’introduzione del rilievo da drone ha significato meno ore di stazionamento del personale nell’area ed una drastica riduzione dei rischi per le squadre topografiche, tutto cio’ avviene inoltre senza sacrificare l’accuratezza e l’affidabilita’ del rilievo. C’e’ da considerare inoltre che la nuova camera Zenmuse P1 ha dato risultati eccellenti anche in condizioni di scarsa illuminazione.
La riduzione del numero dei punti di controllo necessari per le missioni di rilievo fotogrammetrico, consente di far risparmiare agli operatori un’enorme quantità di tempo. Ma è probabilmente nel rilievo di aree inaccessibili o pericolose che la tecnologia dei droni fa la differenza con i metodi tradizionali.
Le aree ferroviarie sono solo un esempio di un ambiente di lavoro poco agevole per gli operatori che utilizzano dei metodi tradizionali di rilievo, questi cantieri sono piu’ idonei per applicazioni di rilievo automatizzato.
L’utilizzo dei droni con particolari payload come per esempio la Zenmuse P1, fornisce inoltre una grandissima mole di dati.
Nonostante i tempi di rilievo e l’intervento umano in campo siano ridotti notevolmente, il dato prodotto porta con se’ una grande quantita’ di informazioni e di dettagli. Produrre questa mole di dati con i metodi tradizionali comporterebbe un investimento molto piu’ oneroso in termini di costi e di tempi di intervento.
Quali tipi di progetti di rilevamento sono ideali per l’utilizzo congiunto di droni e di strumenti di rilevamento tradizionali ?
Nonostante i vantaggi offerti dai droni rispetto ai metodi di rilevamento classici, ci sono situazioni in cui i metodi tradizionali ricoprono ancora una larga parte del processo produttivo topografico.
La prima cosa da considerare è il grado e il tipo di accuratezza che il nostro progetto richiede, e’ qui che la differenza tra precisione relativa e precisione assoluta è importante.
Per molte applicazioni l’accuratezza relativa ovvero l’accuratezza della misura tra i vari elementi è tutto ciò che conta. Il risultato di questi progetti può essere ricostruito adottando modelli creati con nuvole di punti 3D o con ortofoto. Quando la precisione assoluta del posizionamento delle entita’ rilevate assume invece un ruolo fondamentale, è necessario adottare un processo di rilevamento che fornisca all’operatore un dato georiferito oltre che dettagliato.
Misurare degli oggetti rispetto a dei riferimenti noti è un modo semplice per valutare con precisione volumi, distanze e variazioni di altezza. Ma se questi dati devono essere combinati con ulteriori livelli informativi e se occorra sovrapporre il rilievo ad una cartografia preesistente, allora tutte le entita’ misurate e catalogate dovranno essere riferite ad un sistema di coordinate tramite l’utilizzo di punti di controllo materializzati a terra, in alternativa occorre supportare la rilevazione del drone con un posizionamento GNSS corretto in tempo reale (RTK Real-Time Kinematic). Questo tipo di posizionamento di alta precisione e’ gia’ implementato sui droni ed opera grazie all’ausilio di una stazione GNSS di terra, questo procedimento consente di geotaggare con precisione le immagini riprese in volo dai diversi sensori fotografici.
Generalmente i lavori che richiedono precisioni topografiche (1-2 cm), dovranno essere sempre gestiti con metodi di rilevazione piu’ tradizionali (stazioni totali, sistemi GNSS, livelli di precisione, etc), una campagna di misura effettuata con un drone puo’ garantire precisioni di circa 5 cm sia da un punto di vista planimetrico che anche altimetrico, i progetti che richiedono una precisione massima di 1- 2 cm se non addirittura una precisione milllimetrica dovranno essere gestiti con i metodi di rilevazione classici.
Rilievi di interni o aree sotterranee
L’utilizzo dei droni non e’ adatto nelle aree in cui il segnale satellitare GNSS non e’ disponibile o limitato, ed in tutti gli ambienti in cui ci sono condizioni di scarsa illuminazione, nei sotterranei e nelle aree interne.
In questi contesti il rilevamento topografico classico eseguito con stazioni totali (integrazione di tacheometro e distanziometro) rappresenta la metodologia di rilievo per eccellenza, anche l’uso di laser scanner terrestri o le recenti tecnologie SLAM (simultaneous location and mapping) di rilievo a nuvola di punti offrono risultati migliori e risoluzioni elevatissime.
Alcune aziende hanno gia’ iniziato a sviluppare applicazioni che coinvolgono simultaneamente i droni utilizzati come vettore di trasporto di sensori SLAM e Lidar (Light Detection and Ranging). Con questo tipo di configurazione e’ possibile rilevare un dato 3D anche in cavita’ sotterranee. In un prossimo futuro questo insieme di tecnologie verra’ utilizzato in maniera piu’ massiva per il rilievo “underground”.
I rilievi da drone possono presentare delle difficoltà a causa di eventuali ostruzioni dovute alla presenza di edifici o di zone con vegetazione ed alberatura imponente.
Queste problematiche sono ancora più critiche quando gli ostacoli nascondono dei cambi di quota del terreno. Un sensore Lidar infatti può perforare il fogliame più leggero ma non e’ in grado di rilevare i punti a terra quando la vegetazione è molto densa.
Il tempo è denaro. Uno dei maggiori vantaggi del rilievo con i droni è la drastica riduzione del tempo necessario per completare il lavoro.
Tuttavia, quando esistono condizioni di giusto equilibrio tra la precisione richiesta ed i tempi per svolgere la missione, puo’ essere utile arricchire i dati del drone con una campagna di misura topografica dei punti di controllo e la loro materializzazione.
Il rilievo topografico in aree difficoltose o l’ispezione di alcune tipologie di infrastrutture possono creare delle difficolta’ agli operatori che eseguono il lavoro con metodi tradizionali, in molte di queste condizioni il drone puo’ rappresentare la soluzione ideale.
Torri di antenne cellulari, parchi solari ed eolici, e tutte le aree difficilmente raggiungibili sono solo alcuni degli elementi in cui l’utilizzo di un drone puo’ dare dei vantaggi evidenti.
Le applicazioni di rilievo tradizionale possono comportare a volte delle difficolta’ per gli operatori se non addirittura dei rischi, esistono situazioni come sopraelevazioni, aree di cantiere instabili, argini ripidi e linee ferroviarie in cui il personale potrebbe incorrere in situazioni critiche di pericolo, in questi contesti un drone puo’ supportare le squadre fornendo eccellenti risultati.
Uno dei vantaggi significativi che il rilevamento aereo offre è la vastita’ di informazioni che i diversi sensori installati sullo stesso drone possono offrire ai professionisti.
Nell’ agricoltura di precisione le camere multispettrali possono fornire dei dati preziosi per valutare la salute delle colture e dei terreni; i sensori Lidar e le rilevazioni fotogrammetriche possono fornire dei modelli 3d a nuvole di punti utilissimi per una successiva progettazione o stimare velocemente le volumetrie di materiali in un cantiere; un drone puo’ assolvere a tutti questi compiti in maniera molto semplice, senza peraltro esporre gli operatori ad inutili rischi.
Quali sono gli argomenti da valutare nella scelta di un drone per applicazioni di rilievo topografico?
Per cominciare, un parametro chiave da valutare è la risoluzione del dato restituito, questo parametro e’ definito come GSD, Ground Sampling Distance.
Il GSD dipende dalla risoluzione del sensore fotografico, dalla sua lunghezza focale dalla quota e dalla velocita’ di volo. I primi due elementi dipendono chiaramente dall’hardware mentre i rimanenti fattori di acquisizione sono invece gestiti dall’operatore.
Il DJI Phantom 4 RTK è una soluzione completa, pronta all’uso e molto produttiva. La camera fotografica utilizza un sensore CMOS da 20 megapixel della grandezza di un pollice. Il suo otturatore meccanico consente una veloce acquisizione delle immagini con una distorsione minima rispetto ad altre camere fotografiche. L’obiettivo grandangolare con la lunghezza focale di 24 mm offre delle immagini chiare e geometricamente coerenti.
Il sistema GNSS di navigazione e posizionamento offre una precisione centimetrica e supporta sia i metodi di correzione RTK (Real Time Kinematic) che PPK (Post Processing Kinematic). Il sensore GNSS è supportato dai segnali GPS L1 L2, GLONASS L1 L2, Galileo E1 E5a e BeiDou B1 B2. Queste tecnologie possono ridurre drasticamente la quantità dei punti di controllo necessari al rilievo.
Prevedendo comunque alcuni GCP di controllo misurati a terra il risparmio in termini di tempo che il P4 RTK consente di ottenere rappresenta almeno il 75% sul totale.
Il P4 RTK opera con tecnologia TimeSync per coordinare il dato della telecamera e del ricevitore RTK, ogni immagine catalogata possiede informazioni geospaziali accurate.
Il P4 RTK ha batterie sostituibili a caldo, un tempo di volo di circa 30 minuti ed una velocità massima di oltre 48 km orari, consente di rilevare con estrema facilita’ grandi estensioni di territorio. L’applicazione DJI GS RTK installata sul controller con monitor integrato consente di pianificare missioni di volo in 2d e 3d, voli lineari con waypoint, che tengono in considerazione anche le variazioni altimetriche del terreno.
Il rilievo con il Phantom 4 RTK restituisce moltissimi elementi.
I prodotti esportabili potenzialmente includono:
Ogni Ortofoto che il P4 RTK acquisisce durante un volo contiene le informazioni geospaziali e viene elaborata e corretta tenendo conto della potenziale distorsione dell’obiettivo, dell’inclinazione della fotocamera e delle variazioni altimetriche del terreno.
L’Ortofoto ad alta definizione del rilievo rappresenta uno dei prodotti piu’ utilizzati dagli operatori, seguendo infatti un processo fotogrammetrico moderno tutte le immagini riprese dal sensore vengono elaborate ed il modello 3D cosi creato puo’ essere anche trasformato in una proiezione ortografica bidimensionale facilmente interpretabile dai progettisti.
L’elaborazione delle foto scattate con il P4 RTK possiedono un sistema di coordinate tridimensionale (inizialmente Latitudine Longitudine e Quota WGS84), di ogni pixel dell’immagine restituita possiamo conoscere le sue tre coordinate, quindi il prodotto finale rappresenta un modello 3D di altissima qualità.
Questi modelli realistici e coinvolgenti combinano delle immagini ad alta definizione con riferimenti geografici accurati. Il risultato è un modello misurabile di facile interpretazione utile per la progettazione.
Il primo prodotto ottenuto è un DSM Digital Surface Model, fornisce una ricostruzione delle geometrie e del modello 3D dell’oggetto ed offre un prodotto facile da esplorare. Quindi il DTM Digital Terrain Model, creato con gli stessi dati di partenza usati per la creazione del DSM, ma successivamente “depurati” dagli oggetti artificiali e dalle strutture presenti nell’area osservata.
Il focus dell’elaborazione punta sempre alla ricostruzione del terreno, il DEM Digital Terrain Model vuole infine rappresentare la distribuzione delle quote di un territorio, senza entità artificiali e senza entità naturali, i modelli DEM sono utilizzati ad integrazione e corredo delle mappe topografiche.
Il P4 RTK può raccogliere i dati necessari alla creazione di modelli tridimensionali necessari al calcolo di volumi del materiale di costruzione di un cantiere o di un’area in costruzione. Grazie al sistema P4 RTK questo tipo di dato viene calcolato in maniera molto precisa.
Il gruppo RNV (Rhein-Neckar-Verkehr GmbH) gestisce il trasporto pubblico nella regione Rhein-Neckar in Germania. L’azienda controlla una linea di tram di 301 km e una linea di autobus di 827 km, linee che vengono utilizzate da 370.000 passeggeri ogni giorno.
In un esperimento condotto con esperti di topografia del gruppo Vermessungbüro Wolfert GmbH (Heidelberg) e con il supporto dello staff di DJI Enterprise, RNV ha confrontato le prestazioni del P4 RTK con i metodi tradizionali (stazioni totali) durante il rilevamento di un tratto di binari ferroviari.
Il confronto ha comportato il sorvolo di una sezione della pista, la raccolta di immagini e la loro elaborazione prima di prendere misure dal modello 3D generato. I risultati sono stati poi valutati insieme ai modelli di misurazione standard di RNV.
Osservando il prodotto CAD del rilievo eseguito con Stazione Totale con i dati creati con il P4RTK, è apparso evidente la grande differenza in termini quantitativi (ma sempre nel rispetto delle tolleranze richieste) delle informazioni fornite dal drone rispetto alla metodologia tradizionale, il dato aereo consente anche di produrre ortofoto che possono essere orientate e manipolate nella fase di pianificazione del progetto.
La quantità di dettaglio fornita dalle applicazioni Uav è particolarmente utile quando si esaminano le fondazioni e le strutture di un percorso ferroviario. A livello di precisione del dettaglio, e’ stata confrontata l’accuratezza dei due metodi di misurazione, confrontando il dato aereo con quello della stazione totale e’ stata stimata la precisione fornita dal sistema P4RTK: essa e’ risultata essere di circa 1,5 cm.
Probabilmente i maggiori vantaggi nell’utilizzo dei droni per questa attivita’ erano sostanzialmente di praticita’ e semplicita’ nel workflow delle operazioni. Durante un progetto di rilievo tradizionale, i team infatti sono costretti a lavorare intorno ai binari che devono essere fuori esercizio per tutta la durata del rileivo. La prima cosa che RNV ha osservato è che le indagini aeree dall’alto hanno ridotto i rischi per le squadre a terra e hanno permesso al servizio di metropolitana di continuare il suo esercizio.
Oltre a ridurre i tempi di rilievo, le misurazioni che di solito vengono portate avanti tra i vari passaggi dei convogli possono essere prese con maggiore facilità.
Un altro vantaggio e’ la molteplicita’ degli output elaborati con il P4 RTK. Con una precisione comparabile, le osservazioni aeree dell’area forniscono una serie vastissima di parametri per un’indagine approfondita dell’area di lavoro.
Tuttavia, il team di ingegneri ha sottolineato che alcune aree non possono essere rilevate dall’alto, ad esempio le aree sotto il fogliame denso. Per questo motivo, un’azione congiunta di rilevazione aerea e tradizionale puo’ fornire dei dati completi ed esaustivi dell’area da esaminare.
Un singolo volo con un Phantom 4 RTK può fornire i dati necessari per generare delle ortofoto e dei modelli 3D molto dettagliati e precisi. Vuoi saperne di più? Approfondisci nel nostro rapporto sull’accuratezza del P4 RTK o ordina il tuo tramite il rivenditore DJI Enterprise .
Per i professionisti del rilievo e della mappatura, i sistemi LiDAR e fotogrammetrici sono da tempo strumenti del mestiere necessari. Ma i recenti progressi nella tecnologia dei droni hanno cambiato in meglio il modo in cui i dati vengono acquisiti.
Rispetto al tradizionale rilevamento aereo, che si basava quasi esclusivamente su velivoli con equipaggio, i droni offrono un’alternativa sicura, precisa e più conveniente. Il risultato è stata la democratizzazione delle soluzioni di rilevamento. Ora, i progetti in agricoltura, edilizia, conservazione, estrazione mineraria, ricostruzione di scene di incidenti e altro possono beneficiare di nuvole di punti dettagliate, mappe accurate e modelli 3D ad alta definizione,
Sia i topografi affermati e sia coloro che sono nuovi nel campo si domanderanno se conviene lavorare con LiDAR o con la Fotogrammetria.
In questo articolo, ti illustreremo i pro e i contro di entrambi i metodi. Prima di tutto non esiste una tecnologia “migliore” tra le due o una preferenza di parte. La decisione giusta dipende invece dal compito specifico da svolgere, dalle capacità dell’operatore in questione e, come sempre, dal budget con cui stai lavorando.
Innanzitutto, cosa si intende per LiDAR? LiDAR è l’abbreviazione di “light detection and raging”. I sensori LiDAR funzionano emettendo impulsi di luce e misurano il tempo necessario affinché si riflettano da terra, insieme all’intensità con cui lo fanno. Sebbene sia in circolazione da decenni, è solo negli ultimi anni che la tecnologia LiDAR si è miniaturizzata da integrarsi in un carico che un drone può trasportare.
Il sensore LiDAR rappresenta solo una compente di un sistema più ingegnoso. Per raccogliere i dati necessari per costruire una nuvola di punti che rifletta accuratamente il terreno e la sua topografia, i Sistemi LiDAR incorporano altri sistemi ad alta precisione: posizionamento satellitare (dati GNSS) e un’unità di misura inerziale (IMU).
L’aspetto positivo più noto dell’utilizzo di LiDAR è la sua accuratezza. Nella pratica cosa significa?
Innanzitutto, è importante considerare cosa significa accuratezza per te e il tuo progetto. Stai dando la priorità alla precisione relativa o assoluta? In altre parole, hai bisogno che il tuo prodotto finale sia accurato in termini di caratteristiche in relazione tra loro o le sue caratteristiche in relazione alla sua posizione nel mondo? Il LiDAR è la strada giusta da percorrere per la precisione assoluta ed è in genere la scelta migliore quando l’obiettivo è un modello realistico del terreno (DTM). Questo perché è il metodo migliore per tenere conto dell’altitudine, della vegetazione e delle condizioni a portata di mano. L’integrazione di LiDAR con i dati GNSS e il fatto che si ottiene una misurazione diretta – che emette migliaia di impulsi laser al secondo – assicurano che la mappa del terreno digitale finale abbia un’estrema precisione verticale.
La vegetazione può impedire ai metodi di rilevamento basati su foto di ottenere dati concreti del terreno. Gli impulsi luminosi del LiDAR penetrano negli spazi tra foglie e rami, raggiungendo il terreno sottostante e migliorando la precisione delle misurazioni. Inoltre, il LiDAR è preferibile anche se le condizioni di luce dell’ambiente del rilievo non sono ottimali. Se desideri effettuare rilievi notturni o missioni in bassa visibilità, il LiDAR può gestire l’attività senza la necessità di una fonte di luce esterna.
Infine, questa tecnologia consente di acquisire dettagli di piccolo spessore e diametro. Un ottimo esempio di questo sono i cavi elettrici. Grazie al campionamento del punto ad alta densità e all’approccio alla misurazione diretta, è possibile utilizzare LiDAR per mappare accuratamente i cavi.
I contro dell’utilizzo dei Sistemi LiDAR
Sicuramente la prima obiezione che viene sollevata nei confronti dei sensori LiDAR è loro il costo. A causa della maggiore complessità operativa (e della necessità di componenti e sensori più sofisticati), è possibile anche spendere centinaia di migliaia di euro per una soluzione di rilevamento completa.
È anche importante tenere a mente che tradizionalmente i sensori LiDAR sono più ingombranti delle semplici fotocamere. Con i droni che stanno diventando sempre più popolari per il rilevamento aereo, la necessità di un drone più grande per gestire un carico utile più pesante può aumentare una spesa già significativa.
Tutto questo prima dell’avvento del sensore DJI ZENMUSE L1, che risulta non solo essere tra i sensori più economici in commercio ma anche il più leggero.
L’ultimo aspetto negativo della scelta di LiDAR è probabilmente il suo più grande punto di forza: il fatto che sia lo strumento migliore per il lavoro in situazioni molto specifiche. Per molte applicazioni sarà sufficiente la sola Fotogrammetria.
La Fotogrammetria è la materia che permette di misurare la realtà attraverso almeno una coppia di immagini.
Queste fotografie, oggigiorno, vengono elaborate utilizzando un software specializzati per generare modelli accurati e realistici del mondo, anche definiti come Structure for Motion (sfm). Le mappe ortomosaiche e i modelli 3D hanno una varietà di applicazioni.
Il numero di immagini necessarie per una fotogrammetria efficace può variare da centinaia a migliaia di foto. Tutto dipende dalle dimensioni del sito in questione e dalla profondità e precisione che vuoi ottenere. I piloti di droni dovranno determinare l’altitudine di volo ottimale per ottenere la distanza di campionamento al suolo necessaria. Dovrai anche impostare una sovrapposizione su ciascuna immagine per assicurarti che il tuo software possa unire le tue immagini senza problemi.
I vantaggi della Fotogrammetria
Il principale vantaggio di lavorare con la fotogrammetria è la sua accessibilità. L’ascesa della tecnologia dei droni e dei software ha semplificato i flussi di lavoro e ha portato mappe e modelli 3D accurati alla portata di qualsiasi organizzazione con una fotocamera da drone decente. A parte la calibrazione del sensore, la pianificazione di volo di base e la tracciatura dei punti di controllo a terra, svolgere una missione di mappatura e trasformare quei dati in qualcosa di utile è relativamente semplice. Ci sono innumerevoli scenari in cui questo processo produce risultati tangibili, in settori diversi come l’edilizia, i Beni Culturali, l’estrazione mineraria e l’agricoltura. È importante sottolineare che anche i risultati sono accessibili. Mappe e modelli con caratteristiche e colori riconoscibili sono immediatamente intuitivi, il che li rende un ottimo strumento di collaborazione e qualcosa su cui le parti interessate possono lavorare senza perdere troppo tempo a manipolare i dati.
Un’altra grande parte del fascino della Fotogrammetria è quanto sia conveniente. Come abbiamo accennato, iniziare significa investire qualche migliaio di euro su un drone fotografico professionale e molto meno sul software di cui avrai bisogno per elaborare i tuoi dati. Infine, la fotogrammetria offre un approccio più flessibile. A seconda dell’attività da svolgere, puoi avere un maggiore controllo sul compromesso tra velocità, altitudine e precisione della missione.
Ci sono alcuni aspetti negativi dei metodi di rilevamento basati sulla fotogrammetria. Il primo è che l’accuratezza delle mappe e dei modelli dipende in larga misura dalla qualità della fotocamera del tuo drone e dal drone stesso. Le dimensioni del sensore, l’apertura, la risoluzione e la lunghezza focale influiscono sulla distanza di campionamento del suolo (GSD) insieme all’altitudine a cui stai volando. Inoltre, farai fatica a produrre risultati con assoluta precisione senza l’utilizzo di punti di controllo a terra (GCP) presi con strumentazioni terze quali la Stazione Totale o il ricevitore GNSS o un drone abilitato RTK o PPK.
Il secondo tempo da non sottovalutare è il tempo. O, per essere più precisi, le condizioni di luce. Oscurità, nuvolosità, polvere e altro possono influire negativamente sulla qualità dei risultati del rilevamento. Quando si tratta di elaborazione dei dati, puoi misurare solo ciò che puoi vedere chiaramente. Ciò significa che i voli con visibilità limitata, a causa della vegetazione, delle ombre o dell’ora del giorno, produrranno meno punti a terra e mappe e modelli meno accurati.
Il LiDAR è consigliato se stai mappando un terreno complesso con un’alta percentuale di copertura vegetale. Grazie alle sue misurazioni dirette che penetrano tra foglie, rami e alberi, è possibile creare accurate nuvole di punti con i dati risultanti. La tecnologia è ideale anche per misurare con precisione oggetti come i cavi, che sono generalmente troppo sottili per essere riconosciuti con qualsiasi altro metodo. Il LiDAR dovrebbe anche essere il tuo metodo preferito se l’attività di rilevamento richiede soprattutto precisione. Anche se questo non è privo di sfide, che si presentano sotto forma di costi e dell’esperienza richiesta per dare vita ai dati.
L’economicità della Fotogrammetria la rende un’opzione preferibile per coloro che non conoscono il rilevamento con i droni. Sebbene essere più economico di LiDAR non sia il suo unico vantaggio. In effetti, molte applicazioni sarebbero meglio realizzate utilizzando la fotogrammetria. Questo è particolarmente vero quando si desidera lavorare su piani utilizzando ortofoto, o per fornire aggiornamenti accessibili dello stato di avanzamento del progetto a un costo relativamente basso.
E’ consigliabile scegliere la Fotogrammetria per:
Il LiDAR tende a produrre scansioni con maggiore dettaglio e precisione rispetto alla Fotogrammetria. Inoltre, poiché può funzionare bene nonostante le sfide ambientali – in scarsa visibilità o con molta vegetazione – è l’ideale per gli scenari in cui apprezzi la precisione sopra ogni altra cosa. Le nuvole di punti LiDAR possono essere incredibilmente dense, e una precisione sull’asse Z inferiore a tre centimetri. Con un’elevata densità di punti ottieni un set di dati più robusto, che a sua volta offre maggiore versatilità quando si tratta di elaborare i risultati. Questo non vuol dire che la fotogrammetria sia intrinsecamente imprecisa. Se il tuo terreno è relativamente semplice e privo di fitta vegetazione, puoi comunque costruire mappe e modelli altamente dettagliati, in particolare se stai utilizzando anche un modulo di posizionamento RTK.
Il LiDAR e la Fotogrammetria sono metodi fondamentalmente diversi di raccolta dei dati. Con LiDAR si ottengono migliaia di punti dati che formano una nuvola di punti 3D che delinea il terreno indagato. Dovrai incorporare il colore da set di dati separati per trasformarlo in qualcosa di visivamente accessibile. Con la fotogrammetria, si ottengono centinaia o migliaia di immagini che devono essere elaborate e unite per produrre qualcosa di valore: che si tratti di una nuvola di punti 3D, di una mappa o di un modello navigabile. L’elaborazione LiDAR basata su cloud non è così diffusa o accessibile come il software di fotogrammetria basato su cloud. Ciò significa che dovrai avere uno specialista in loco in grado di trasformare quei dati grezzi in qualcosa di fruibile, insieme al software adatto.
Il Phantom 4 RTK offre ai professionisti un equilibrio ideale tra prezzo, precisione e accessibilità. Con il suo sensore RTK (Real Time Kinetic) integrato, le foto vengono georeferenziate automaticamente e corrette rispetto ai punti di controllo a terra con una precisione di un centimetro. Il Phantom 4 RTK rappresenta un investimento iniziale perfetto per le tue esigenze di rilevamento.
Questa combinazione è la soluzione di fotogrammetria di punta di DJI. Il P1 è un avanzato payload fotogrammetrico con un sensore full frame e obiettivi intercambiabili a fuoco fisso. Un otturatore meccanico globale e funzionalità software, tra cui Smart Oblique Capture, lo rendono ideale per i voli fotogrammetrici su larga scala. Sfruttando le piene potenzialità del M300 RTK, il P1 consente ai professionisti di coprire 3 km2 in un unico volo e ottenere risultati accurati di 3 cm in orizzontale / 5 cm in verticale senza GCP.
Zenmuse L1 comprende tutto ciò che serve per un’acquisizione LiDAR da drone: include un modulo Lidar, un’IMU ad alta precisione e una fotocamera con un CMOS da 20mpixel, il tutto su un gimbal stabilizzato a 3 assi. Se utilizzato con Matrice 300 RTK e DJI Terra, l’L1 costituisce una soluzione completa che fornisce dati 3D in tempo reale per tutto il giorno, catturando in modo efficiente i dettagli di strutture complesse e fornendo modelli ricostruiti particolarmente precisi.
Considera il LiDAR e la Fotogrammetria come due metodi di acquisizione dati concorrenti non è l’approccio più istruttivo. Come abbiamo accennato, non è che uno sia necessariamente migliore dell’altro. In definitiva, è il compito da eseguire che determinerà la soluzione migliore. Se il contrasto, l’illuminazione, il soggetto e le condizioni sono a tuo favore, la fotogrammetria è probabilmente più che adeguata per il tuo lavoro. Ma per progetti di mappatura impegnativi in cui sono fondamentali l’accuratezza, le strutture complesse o il terreno parzialmente coperto, il LiDAR è probabilmente la strada da percorrere. Naturalmente, anche il costo e l’esperienza degli operatori giocheranno un ruolo importante in qualsiasi decisione tra i due. Sebbene gli ultimi payload di DJI, P1 e L1 sono la testimonianza della crescente convenienza e accessibilità della tecnologia di rilevamento. In definitiva, i professionisti del settore dovranno diventare abili nell’utilizzo di entrambe le tecnologie.
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